半導體，顧名思義就是導電性介於金屬與絕緣體之間的一類材料，電阻率從

105~10‘ -cm

的材料都可以稱之為半導體

。半導體材料中有兩種載流子參與導電

：

電子和空穴，可以根據導電載體的不同將半導體分為三類

： n

型半導體（電子型半導體

）

，其電子數量大於空穴，電子為主要載流子

： p

型半導體（空穴型半導體

）

，其空穴多於電子，空穴為主要載流子

；

以及本徵半導體，其電子、空穴數量相等，都參與導電。

CuO

是一種

p

型半導體材料，其中的主要載流子是帶正電的空穴。

半導體的所有效能都是源於其特殊的能帶結構，從圖

1-3

可見，金屬的價帶

（ Valence band

，

VB）

和導帶

（Conduction band

，

CB

）是連續的，價帶電子僅需很小的能量就可以被激發進入導帶從而導電

；

而絕緣體的價帶和導帶之間隔著很寬的禁帶，價帶裡的電子很難進入導帶。而半導體的禁頻寬度（

Band gap

，帶隙、能隙）適中，價電子受到激發很容易躍遷到導帶從而產生參與導電的自由電子和自由空穴。可見，帶隙寬度（

E

）決定了需要多少能量才能激發半導體材料導電，是半導體效能中一個最為關鍵的引數。而當半導體接受能量大於或等於

E= hvg

的光照射時，價帶上的電子就會被激發躍遷至導帶，並在價帶上留下空穴，形成電子

-

空穴對。而光的

v=C/h

，所以很容易推算出可以激發半導體的光的最大波長

lmax = hC/E

。

CuO

的帶隙寬度大約是

2。2 eV

左右，最大吸收波長為

560 nm

左右，在可見光的波長範圍（

380nm ~780 nm

）內。

氧化亞銅

中的光生電子和空穴非常活潑，在液相中很容易遷移至固

-

液介面，作用於吸附物質。

氧化亞銅

中的價帶空穴可以將吸附物氧化，而導帶電子則可以將吸附物還原。

在水和空氣體系中，光照下的半導體可以將表面吸附的

H

О和

O

氧化為·

OH

和還原為·

O；

等活性基團

，

對體系中的汙染物進行降解

，

其原理示意圖見圖

1-4190

。由於

Cuzo

的導帶底

（-1。35 V vs。SCE）

要負於水的還原電位

（-0。62 V vs。 SCE）

，而價帶頂

（+0。53v vs。 SCE

）和水的氧化電位相近（圖

1-5）

，所以

CuzO

也可以作為

H

О分解的催化劑，為水分解制和制

O

提供了可能

。但由於

Cuz0

是一種

p

型半導體，光生空穴的濃度要大於光生電子，所以在光催化反應中的氧化能力要比還原能力更為突出。

由兩種不同成分半導體材料接觸而成的半導體結

叫作

半導體異質結。當特定波長的光照射到半導體異質結上時，由於兩種成分的能帶結構不同，所以產生的電子

-

空穴對濃度也不同，於是在兩種成分之間就會存在電勢差，形成內建電場，如果將此電場接通，就會有電流產生，這就是半導體的光生伏特效應（見圖

1-6）

，太陽能電池和其它光電器件就是利用半導體的這一特性被髮明和製造的。

CuzO

作為一種

p

型半導體，空穴為主要載流子，應當與一種

n

型半導體相耦合形成異質結，來提高光生伏特效應。也有報道將

Cu0

與金屬耦合形成

Schottky

接觸來製備太陽能電池的，但是效率很低

。

CuzO

的理論光電轉換效率雖然高達

18%

，但是實際中由於製備工藝和封裝技術的限制，

CuzO

基光電器件的光電轉換效率至今都沒有超過

2%19%

。

Cuz

О薄膜材料內阻過高，也是造成其轉換效率低的一個重要因素。

更多關於氧化亞銅的製備技術及相關應用的問題，可以聯絡我們。本文由Nicole編輯，若有雷同等相關問題，請與小編聯絡。